termer

• allotropeAny form av ett rent element som har en tydligt annorlunda molekylstruktur till en annan form av samma element.
• fosfatnågot salt eller ester av fosforsyra
• adenosintrifosfaten nukleotid som förekommer i biologiska organismer och används som energikälla i cellulära reaktioner och processer.

fosfor är ett kemiskt element med symbol P och atomnummer 15. En multivalent icke-metall av kvävegruppen, fosfor som mineral är nästan alltid närvarande i sitt maximalt oxiderade tillstånd, som oorganiska fosfatstenar. Elementär fosfor finns i två huvudformer — vit fosfor och röd fosfor — men på grund av dess höga reaktivitet finns fosfor aldrig som ett fritt element på jorden.

medan termen ”fosforescens” härrör från förmågan hos vit fosfor att glöda svagt vid exponering för syre, är den nuvarande kemiska förståelsen att detta fenomen faktiskt är kemiluminescens, en mekanism för ljusutsläpp som skiljer sig från fosforescens.

betydelsen av fosfor

fosfor är avgörande för livet. Som bevis på sambandet mellan fosfor och markliv isolerades elementär fosfor historiskt först från mänsklig urin och benaska var en viktig tidig fosfatkälla. Som fosfat är det en komponent av DNA, RNA, ATP (adenosintrifosfat) och fosfolipiderna som bildar alla cellmembran. Låga fosfatnivåer är en viktig gräns för tillväxten i vissa vattensystem, och den främsta kommersiella användningen av fosforföreningar för produktion av gödselmedel beror på behovet av att ersätta fosfor som växter tar bort från jorden.

fosfor finns i flera former (allotroper) som uppvisar påfallande olika egenskaper.

• de två vanligaste allotroperna är vit fosfor och röd fosfor.
• en annan form, skarlet fosfor, erhålls genom att tillåta en lösning av vit fosfor i koldisulfid att avdunsta i solljus.
• svart fosfor erhålls genom uppvärmning av vit fosfor under högt tryck (cirka 12 000 standardatmosfärer eller 1,2 gigapascaler). I utseende, egenskaper och struktur liknar svart fosfor grafit — den är svart och fläckig, en ledare av elektricitet och har puckered ark av länkade atomer.
• en annan allotrop är difosfor; den innehåller en fosfordimer som en strukturell enhet och är mycket reaktiv.

vit fosfor och relaterade molekylära former

den viktigaste elementära formen av fosfor när det gäller applikationer är vit fosfor. Den består av tetraedriska P4molekyler, där varje atom är bunden till de andra tre atomerna med en enda bindning. Denna P4-tetraeder är också närvarande i flytande och gasformig fosfor upp till temperaturen på 800 kg C, vid vilken tidpunkt den börjar sönderdelas i P2-molekyler. Fast vit fosfor finns i två former; vid låga temperaturer är formen av en fast form, och vid höga temperaturer dominerar formen av en form av en form av en form av en form av en form av en form av en form av en form av en form av en form av en form av en form. Dessa former skiljer sig åt när det gäller de relativa orienteringarna för beståndsdelen P4 tetrahedra.

vit fosfor är den minst stabila, den mest reaktiva, den mest flyktiga, den minst täta och den mest giftiga av allotroperna. Det förändras gradvis till röd fosfor, en omvandling accelererad av ljus och värme. Prover av vit fosfor innehåller nästan alltid lite röd fosfor och verkar så gula. Av denna anledning kallas det också gul fosfor. Det lyser i mörkret (när det utsätts för syre) med en mycket svag nyans av grönt och blått, och det är mycket brandfarligt och pyroforiskt (självantändande) vid kontakt med luft. Det är också giftigt och orsakar allvarlig leverskada vid intag. På grund av sin pyroforicitet används vit fosfor som tillsats i napalm. Lukten av förbränning av denna form har en karakteristisk vitlökslukt, och prover är vanligtvis belagda med vit ”(di)fosforpentoxid”, som består av p4o10 tetraeder med syre införd mellan fosforatomerna och vid deras hörn. Vit fosfor är olöslig i vatten men löslig i koldisulfid.

röd fosfor

röd fosfor är polymer i struktur. Det kan ses som ett derivat av P4-en av P-p-bindningarna är trasig och en ytterligare bindning bildas mellan de närliggande tetraederna, vilket resulterar i en kedjeliknande struktur. Röd fosfor kan bildas genom upphettning av vit fosfor till 250 CCG (482 CCG) eller genom exponering för solljus. Fosfor efter denna behandling är amorf. Vid ytterligare uppvärmning kristalliserar detta material. I denna mening är röd fosfor inte en allotrope, utan snarare en mellanfas mellan vit och violett fosfor, och de flesta av dess egenskaper har ett värdeområde. Till exempel är nyberedd, ljusröd fosfor mycket reaktiv och antänds vid cirka 300 kg C, även om den fortfarande är stabilare än vit fosfor, som antänds vid cirka 30 kg C. Efter långvarig uppvärmning eller lagring mörknar färgen; den resulterande produkten är stabilare och antänds inte spontant i luft.

Fosforproduktion

cirka 1 000 000 korta ton (910 000 ton) elementär fosfor produceras årligen. Kalciumfosfat (fosfatsten), mestadels utvinnat i Florida och Nordafrika, kan värmas upp till 1 200-1 500 C med sand, som mestadels är SiO2, och koks (orent kol) för att producera förångad P4. Produkten kondenseras därefter till ett vitt pulver under vattnet för att förhindra oxidation med luft.